[發(fā)明專利]磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710035054.1
• 申請日: 2007-06-04
• 公開（公告）號: CN101070893A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王修勇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 馬強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及主要用于高層建筑或大跨橋梁、海洋平臺等結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的調(diào)諧液柱阻尼器，進(jìn)一步是指采用了磁流變液阻尼器而可實(shí)現(xiàn)半自主控制的調(diào)諧液柱阻尼器。

背景技術(shù)

磁流變阻尼器是一類利用磁流變液作為工作介質(zhì)的半主動(dòng)控制裝置。磁流變液是一種近年來發(fā)明的智能材料，主要是由非導(dǎo)磁性液體和均勻分散于其中的高磁導(dǎo)率、低磁滯性的微小性顆粒組成。在磁場的作用下，磁流變液可以在毫秒級的時(shí)間內(nèi)快速、可逆地由流動(dòng)性良好的牛頓液體變?yōu)楦唣ざ取⒌土鲃?dòng)性的塑性固體；一旦撤去磁場，又會(huì)迅速變回牛頓液體。以美國lord公司產(chǎn)品為例，磁流變阻尼器【美國專利公開號：5277281】由磁流變液、活塞、線圈、外缸等組成，在往復(fù)外力推動(dòng)活塞情況下，活塞兩端的磁流變液通過活塞上的節(jié)流孔往復(fù)流動(dòng)，從而耗去大量能量。

調(diào)諧液柱阻尼器是在調(diào)諧液體阻尼器的基礎(chǔ)上發(fā)展而形成的更有效的減振裝置，調(diào)諧液柱阻尼器【美國專利公開號：US6857231?B2】裝置通常做成U形，即兩個(gè)豎直段和一個(gè)水平段組成。在U形管中水平段上開有小孔的隔板，液體在流經(jīng)小孔前后，由于截面突然變化，運(yùn)動(dòng)的液體將產(chǎn)生局部水頭損失，這部分水頭損失是調(diào)諧液柱阻尼器主要耗能部分。此調(diào)諧液柱阻尼器可以減緩結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)，其工作原理是當(dāng)結(jié)構(gòu)物受到外力或地震時(shí)，U形管內(nèi)的水因受到外力作用而產(chǎn)生流動(dòng)及振蕩，產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)物振動(dòng)反向的力，達(dá)到減振效果。通過調(diào)節(jié)U形管內(nèi)液體長度，可以改變U形管內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)的自然周期；同時(shí)調(diào)節(jié)U形管中水平段小孔孔洞大小，又能被動(dòng)地調(diào)節(jié)液體阻尼力，從而可以對結(jié)構(gòu)物有較佳的減振效果。但是這種調(diào)諧液柱阻尼器通過被動(dòng)地調(diào)節(jié)水平段閥門大小，在實(shí)際應(yīng)用上存在一定的不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，它利用磁流變液阻尼器控制阻尼力，能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明阻尼器耗能小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于控制、效率高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器包括底部有水平管段的U型管，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在該U型管的所述水平管段中固定安裝有磁流變液阻尼器，且所述磁流變液阻尼器的芯桿兩端分別位于該磁流變液阻尼器相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器的鋼筒兩端口與所述芯桿之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿兩端各固定安裝有一個(gè)活塞，所述活塞可在所述水平管段中隨芯桿作軸向移動(dòng)并保持將該活塞兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。

以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。

參見圖1與圖3，本發(fā)明的磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器包括底部有水平管段14的U型管17，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在該U型管17的所述水平管段14中固定安裝有磁流變液阻尼器18，且所述磁流變液阻尼器18的芯桿4兩端分別位于該磁流變液阻尼器18相應(yīng)兩端的外部，所述磁流變液阻尼器18的鋼筒11兩端口與所述芯桿4之間設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述芯桿4兩端各固定安裝有一個(gè)活塞19，所述活塞19可在所述水平管段14中隨芯桿4作軸向移動(dòng)并保持將該活塞19兩側(cè)的U型管腔體密封分隔。所述兩個(gè)活塞19將該兩活塞之間的U型管腔體與相應(yīng)活塞外側(cè)的U型管豎管段16分隔開，使豎管段16中的液體不進(jìn)入兩活塞19之間的腔體中，從而使液體晃動(dòng)過程時(shí)，U形管兩豎直段的不會(huì)混在一起。

本發(fā)明所述磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器的工作原理是，磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上時(shí)，其U型管的兩側(cè)豎管段16中裝入液體，為達(dá)到減振效果，調(diào)諧液柱管內(nèi)液體將會(huì)隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)晃動(dòng)，從而會(huì)給活塞19一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓力，此壓力推動(dòng)了芯桿4往復(fù)運(yùn)動(dòng)，芯桿4的運(yùn)動(dòng)又會(huì)帶動(dòng)兩邊裝有起保護(hù)作用之活塞片15的勵(lì)磁線圈10運(yùn)動(dòng)，而活塞片15兩端的磁流變液便會(huì)在勵(lì)磁線圈10與鋼筒11之間的節(jié)流孔13往復(fù)流動(dòng)，此往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中將耗去大量能量，起阻尼作用。通過導(dǎo)電線12調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈10的磁場大小，節(jié)流孔13的磁場就會(huì)變化，磁流變液流過節(jié)流孔13區(qū)間的阻尼隨之變化，即通過改變外接電流的強(qiáng)度可以輕松的調(diào)節(jié)磁流變液阻尼力大小，即可方便、快捷地控制磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器的阻尼力效果。

實(shí)際投入使用時(shí)，根據(jù)具體需要可以選用調(diào)諧液體及U形管的材料，并根據(jù)減振(震)結(jié)構(gòu)不同選用合適的U形管尺寸大小和U形管中的液體多少來調(diào)節(jié)U形管的固有頻率。

由以上可知，本發(fā)明為一種磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器，它與現(xiàn)有調(diào)諧液柱阻尼器相比，只是簡單地加入了有智能材料的磁流變液阻尼器裝置，但使用起來卻有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的磁流變式調(diào)諧液柱阻尼器從整體上說，U形管的截面可以采用圓形或者方形，結(jié)構(gòu)簡單，所占空間不大，成本低，工作原理清晰，減振效果好；